国内外正在开发的用于治疗2型糖尿病的葡萄糖激酶活化剂的现状

于顺江* 姜翠莲 杨新爱 杨宁康 肖 明

（亚宝药业集团股份有限公司北京药物研究院临床医学中心，北京 101111）

国内外正在开发的用于治疗2型糖尿病的葡萄糖激酶活化剂的现状

于顺江* 姜翠莲 杨新爱 杨宁康 肖 明

（亚宝药业集团股份有限公司北京药物研究院临床医学中心，北京 101111）

2型糖尿病是一种常见的代谢性疾病，目前临床上仍然缺乏有效的治疗药物。葡萄糖激酶（Glucokinase，GCK）是调节体内葡萄糖代谢和参与血糖动态平衡的主要调节者。早在20世纪90年代葡萄糖激酶作为一个潜在的药物作用靶点已引起科技人员高度的关注。葡萄糖激酶活化剂(又称葡萄糖激酶激动剂，Glucokinase activators，GKAs)是直接作用于葡萄糖激酶且代表一类富有希望和前景的抗2型糖尿病(T2DM)药物。糖尿病动物模型和T2DM患者的短期给药研究已显示TKA能降低血糖和糖化血红蛋白水平，但与此同时，胰腺胰岛β-细胞GCK活化后产生低血糖的风险也日益受到关注，虽然当时学者们普遍认为GKAs对肝脏可能没有明显的不良反应。但在《英国药理学杂志》刊登的文章中，De Ceunick等报告了以GKA进行短期和长期治疗血糖水平正常和高血糖的啮齿动物却导致三酰甘油在肝脏明显的沉积，表明GCK活化后引起的肝脏葡萄糖吸收和抑制肝脏内源性葡萄糖生成作用可能会带来显著的不良反应，GKA可引发肝脏脂肪变性，这就指出了关于GKA药物的重大安全问题。因此，这些GKAs小分子化合物所引起的血浆和肝脏三酰甘油水平的升高在将来研究中应值得密切的关注。另外，最近完成的几个Ⅱ期临床试验结果很令人失望，在T2DM患者治疗时，发现GKA用药几个月后逐渐失去疗效，在一些或一定比例患者治疗时产生高血脂和高血压。这些结果已使人们对GKAs药物的疗效和安全产生怀疑。因此，在将来的临床研究中，强烈建议对GKAs这一类药物的有效性和安全性进行重新评价。

葡萄糖激酶活化剂（GKA）；葡萄糖激酶（GCK）；2型糖尿病（T2DM)；抗糖尿病药物；临床试验；三酰甘油

2型糖尿病（T2DM）是一个全球性的重大的人类健康问题，据国际糖尿病联合会报告，在2011年全球用于糖尿病防治的费用已超过所有医疗费用支出的12%，全球糖尿病患者已达2.85亿，而目前糖尿病仍缺乏有效的治疗方法，临床上急需既能有效降低血糖同时又无安全问题的新药[1]。葡萄糖激酶（GCK）在血糖控制和维系人体血糖动态平衡方面起非常关键的作用，在胰腺胰岛β-细胞和肝脏血糖活动中，GCK对体内血糖水平变化非常敏感，是血糖变化的感受器（sensor），它在2型糖尿病的病理发生过程中GCK的调节呈现无规律性[2]。近20年以来，许多国际大型制药公司投入大量的人力和物力进行相关药物的研发，研发活跃。但是，基于葡萄糖激酶活化的药物的开发至今还没有药物成功上市，主要原因是什么？本文通过近年来相关跨国制药公司进行的葡萄糖激酶活化剂（或称“激动剂”，glucokinase activator，GKA）药物研发的相关报道做一综述。

1 GKA治疗2型糖尿病患者的有效性

众所周知，在血浆中葡萄糖动态平衡中这一葡萄糖磷酸酶起至关重要的作用。这也由葡萄糖激酶基因的过度活化和失活突变分别能引起的低血糖和高血糖血症所证实，该酶对葡萄糖的变化很敏感，也是肝脏有关葡萄糖代谢（水解、糖氧化、糖苷合成、脂质合成、尿酸尿素产生）的主要调节者。由于2型糖尿病患者体内葡萄糖代谢已经十分紊乱，因此GCK的活化似乎可以提供一种非常有前景的挽救措施。早在上世纪90年代，葡萄糖激酶作为一个潜在的药物作用靶点已引起科研人员的关注。在2002年，霍夫曼-罗氏公司的研究团队首先披露和描述了一种治疗糖尿病的葡萄糖激酶小分子活化剂，公司意识到正在开发的RO-28-1675将会有很好的应用前景（作用机制详见图1所示），在当时进行的正常及糖尿病模型鼠的动物实验表明，口服单一剂量GKA后能够降低血糖和增加血浆胰岛素水平，在Sprague-Dawley以及Zucker糖尿病大鼠研究中发现GKA能够增加肝脏对葡萄糖的吸收，并抑制肝内源性血糖生成，许多动物研究结果证实GKAs在系列建造的高血糖动物模型中GKAs能够很有效地降低高血糖症，尤其GKA长期治疗能够防止饮食诱导的小鼠糖尿病进展[3,4]。自从这一结果首次报道以来，全球制药工业和学术界开始对其进行广泛关注并努力发掘多种不同药代特点的GKAs，目前已有数种GKA药物的临床前药效学研究被报道，并有100多种专利被申请和授权。离体研究表明，GKAs增加GCK的活动是通过增加GCK与葡萄糖的亲和性，并结合到兜状远端的变构活化位而实现的，GKA化合物在体内动物模型的药效研究结果表明是与离体实验的疗效结果相一致的。在这样的动物模型中短期和长期给药研究显示了尤其是在降低血糖方面令人鼓舞的疗效，目前关于GKAs化合物的研究已经推进到人体临床试验阶段，阿斯利康、默克、诺华、礼来、Amgen、Advinus/Lambda、辉瑞、印度Zydus Cadila等跨国公司先后开展了首次人体试验。几个Ⅰ期临床试验初步显示出GKAs可以降低T2DM患者的血糖水平[5-8]。在中国，华领医药公司（Hua Medicine）数年前与罗氏公司开展合作共同开发化合物RO5305552，已获得国家药监局临床批件，目前正在上海进行Ⅰ期临床试验，预计2014年第3季度将进入Ⅱ期临床试验。

图1 GKA化合物在胰腺和肝脏中的作用

2 GKA治疗2型糖尿病患者的潜在风险和安全性问题

GKAs作为一类新型抗2型糖尿病新药近年来也进行了安全性评价。最初的关注是关于胰腺胰岛β-细胞功能，即当GCK活化时，由于甚至在血糖水平很低的情况下胰岛β-细胞也分泌胰岛素，这样就有可能诱发患者低血糖现象。GKA治疗2型糖尿病引发的患者低血糖现象已经得到证实[9]。GKAs治疗导致的低血糖已在动物实验和临床试验中得到证实，尤其是当高剂量GKAs给药时发生的情况较多[10,11]。

GKAs治疗是否能产生肝脏毒副作用？这一问题已引起业内众多学者的高度关注。业界开始逐渐地更加关注肝内GCK活化而产生的后果。GKA药物能够促使大鼠肝脏对葡萄糖的摄取、水解和相关下游途径的活化，增加的肝内糖摄入和糖水解能够促成不断增加的肝脂质生物合成，这种情况在啮齿动物模型中GCK过度表达时已经被注意到。例如，过度表达的GCK能降低Wistar大鼠血糖水平但同时也明显增加了三酰甘油积累[12]，小鼠肝脏GCK的过度表达可引起进行性的鼠龄依赖性的葡萄糖不耐受，并发现在鼠龄12个月时可明显地增加空腹血糖、血中胰岛素、以及三酰甘油的浓度[13]。最近在一种葡萄糖激酶活化剂MK-0941的2个独立的Ⅱ期临床试验中发现，MK-0941可在一个和多个剂量临床试验时引起血浆三酰甘油水平的升高[10]，这提醒我们需要对短时和长期使用GKAs药物时对T2DM患者的肝脏和血中的脂质生成和累积情况进行严密的关注。

另外，De Ceuninck学者[2]研究明确地证实了使用GKA短期和长期治疗后，db/db鼠、Wistar大鼠、和ZDF大鼠肝脏内的三酰甘油是增加的，实验中所采用的9个GKAs小分子化合物在结构上都极为相似，在GKA给药4 d时就已经能检测到db/db鼠肝内血脂的增高，并在之后给药的第2、4、6、以及第8周时肝脏三酰甘油水平明显升高，同样在给药第4周时在正常血糖的Wistar大鼠和ZDF大鼠检测到肝脏三酰甘油明显升高，很重要的是，GKA降低糖化血红蛋白（HbA1c）能力与肝脂质积累程度呈现出明显的相关性。这项研究在了解短期和长期GKA给药对肝脏脂质生成的作用方面起重要作用。因而，很重要的是需要研究如何将这些发现转化成人体肝脏中GKAs的作用。

GCK在肝中是由葡萄糖激酶调节蛋白（GKRP）进行着转录后调节的。在GKRP蛋白结构中的一个非等同的变异体在第446位置由脯氨酸（Proline）变成亮氨酸（Leucine），已经显示能够增加GCK的活性[14,15]。遗传学研究业已证实亮氨酸等位基因携带已明显增加血浆三酰甘油水平和肝脏脂肪变性的发生率，但明显降低空腹血糖水平和发展成T2DM的风险[16]，这些遗传学和蛋白功能的研究正在阐明GCK在人肝脏中活化后的后果，并验证是否与在啮齿动物给药后所能引起的肝脏不良反应相对应。关于GKAs和P446L变异体的深入研究将为GCK活化后的系统性的代谢影响提供进一步的数据参考。与此同时，通过P446L基因型在2/3西欧人群和比例更高的东亚人群中携带一个或两个GCK活化亮氨酸等位基因的拷贝的研究与证实，将有助于了解GKA治疗2型糖尿病患者的潜在的差异化的治疗效果。

3 GKA治疗2型糖尿病患者的Ⅱ期临床研究的现状

最近，全球几家跨国制药公司已经完成了人体Ⅱ期临床试验如阿斯利康的AZD1656、默克的MK-0941等，Ⅱ期结果显示，在2型糖尿病患者试验中随着GKAs用药时间的延长，普遍出现GKA降糖作用逐渐丧失，出现时间依赖性的血浆HbA1c降低效果的消失，这多半发生在用药3个月后，这些试验结果很令人失望，这使GKAs作为新药研发的热情再次降温[10,17,18]。在最近开展的研究中，GKAs的不良反应尤其肝脏脂肪变性以及诱发低血糖现象正受到密切关注，关于GKA降糖药物活化GCK后所带来肝细胞脂肪变性和诱发低血糖现象的研究正在进一步评价中，这些研究无疑是GKAs这类药物将来能否走出阴影和成功上市的关键。

GKA能引发低血糖和血脂、肝脂增高。在将来的临床研究中，需要严格掌握GKA用药剂量以降低药物的不良反应，深入地探索药物的有效性和毒副作用的关系，优化GKA小分子化合物的种类和临床用药剂量以获得最大化的降糖作用及最小化毒副作用就显得非常重要。关于GKA活化葡萄糖激酶所带来的组织器官毒副作用的了解无疑有助于将来是否有必要继续开发的正确判断。

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Home and Abroad the Developed the Treatment Type 2 Diabetes Glucokinase Activators Status

YU Shun-jiang*, JIANG Cui-lian, YANG Xin-ai, YANG Ning-kang, XIAO Ming
(Yabao Pharmaceutical Group Co., Ltd. Beijing Institute of Clinical Center for Drug, Beijing 101111, China)

Type 2 diabetes is a common metabolic disease, currently it still lack clinically of effective therapeutic agents. Glucokinase (GCK) is a main regulator of glucose metabolism and glucose homeostasis in vivo. As a potential target for drug action, glucokinase has caused much attention of researchers early since the last century 90's.Glucokinase activators (GKAs) are the drugs against the type 2 diabetes which will effect directly on glucokinase and represent a class full of hope and promise agents. Studies with animal models of diabetes and T2DM patients with short-term administration have shown that GKAs can reduce the blood glucose and glycated hemoglobin levels, but at the same time, there exists a big concern that the GCK activation in pancreatic islet cells- risk could induce hypoglycemia, although scientists at that time believe generally that it may have no obvious side-effects of GKAs on the liver. But De Ceunick reported byan article which was published in British Journal of Pharmacology that short and long term treatment with GKA can cause obviously deposition and accumulation of triglyceridein rodent liver with normal blood glucose level and hyperglycemia animal models, which showed that activation of GCK prohibits hepatic glucose uptake and endogenous glucose production in liver, this may bring significant side-effects of GKA treatment such as hepatic steatosis, triglyceride elevation, and may raise security problems in management of the T2DM patients. Therefore, triglyceride level changes caused by GKA in plasma and in liver should be monitored carefully in future studies. In addition, the results of several recent phase II trials completed were quite disappointing because patients developed hyperlipidemia and vascular hypertension, and the drug lost efficacy within several months. These results have raised doubts and brought a puzzle about the efficacy and safety of GKA, and it’s strongly suggested that it’s necessary of re-evaluation of the efficacy, and especially safety of GKAs in future clinical studies.

Glucokinase activator (GKA); Glucokinase (GCK); Type 2 diabetes (T2DM); Anti-diabetic drugs; Clinical trials; Triacylglycerol

R587.1

A

1671-8194（2014）18-0073-03

*通讯作者：E-mail： yushunjiang@yabaoyaoye．com